第13講-礦井火災(zāi)與水災(zāi)防治-復(fù)習(xí)

1煤礦火災(zāi)與水災(zāi)防治

主要知識點概覽電話公-mail：yhmfs@163.com;yanghm@

楊宏民副所長高級工程師河南理工大學(xué)安全學(xué)院瓦斯防治技術(shù)及裝備研究所第四屆國家安全生產(chǎn)專家組成員2一、基本概念（要點）1.礦井火災(zāi)

礦井火災(zāi)是指發(fā)生在礦井地面或井下、威脅礦井安全生產(chǎn)并形成災(zāi)害的一切非控制燃燒。簡單地說：發(fā)生在礦井范圍內(nèi)的火災(zāi)。2.礦井火災(zāi)特點

井田范圍內(nèi)、受限空間、造成風(fēng)流紊亂、煙流擴散影響范圍大、人員難疏散、引發(fā)瓦斯爆炸等次生事故、損失/傷亡嚴(yán)重。3一、基本概念（要點）3.礦井火災(zāi)分類按原因：內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。按發(fā)火位置：上行風(fēng)流、下行風(fēng)流、進(jìn)風(fēng)流按火災(zāi)狀態(tài)：陰燃火災(zāi)、明火火災(zāi)4.外因火災(zāi)由外來引火源引起的火災(zāi)。5.內(nèi)因火災(zāi)煤炭在一定的條件下，由于自身發(fā)生物理化學(xué)變化產(chǎn)生熱量積聚而導(dǎo)致的火災(zāi)。又稱自然發(fā)火。4一、基本概念（要點）6.自然發(fā)火學(xué)說

黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說、煤氧復(fù)合學(xué)說、及近年提出來的自由基作用學(xué)說、氫原子作用學(xué)說、集團作用說等。7.煤自然傾向性鑒定

我國現(xiàn)行的煤自然傾向性鑒定方法是煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法，它的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)代號是GB/T20104-2006。該方法將煤的自然傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。5一、基本概念（要點）8.煤氧復(fù)合學(xué)說

煤氧復(fù)合學(xué)說認(rèn)為煤自燃根本原因在于煤具有吸附氧的能力和與此相聯(lián)系的氧化放熱作用。這種氧化反應(yīng)的特點是分子的基鏈反應(yīng)，也就是每一個參加反應(yīng)的團?；蜴溕系墓倌軋F與氧結(jié)合，產(chǎn)生一個新的或多個新的活化鍵，然后又引起相鄰團粒的活化并參加反應(yīng)。這一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以在低溫條件下開始，并在反應(yīng)集聚熱量的促使下不斷加速，最終導(dǎo)致自燃。6一、基本概念（要點）9.煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報方法

測溫法、氣體分析法、電離法、煙霧法、氣味檢測法。10.標(biāo)志氣體

通常把這些能夠表征煤自然發(fā)火進(jìn)程的氣體或其之間的比值稱為自然發(fā)火標(biāo)志氣體。常用的標(biāo)志氣體有CO、CO2、C1-C4烷烴、C2-C4烯烴及C2H2及鏈烷比、烯烷比等。7一、基本概念（要點）11.煤自然發(fā)火征兆溫度升高、濕度增加、出現(xiàn)煤焦油味、人體感到不適或出現(xiàn)某些病理現(xiàn)象、出現(xiàn)煙霧或明火12.鏈烷比

長鏈的烷烴氣體與甲烷的比值:C2H6/CH4，C3H8/CH4，C4H10/CH4

長鏈的烷烴氣體與乙烷的比值:C3H8/C2H6，C4H10/C2H68一、基本概念（要點）13.煤自燃傾向性

是煤自然發(fā)火危險性評價的首要指標(biāo)，反映了煤自身的物理化學(xué)性質(zhì)與其自然發(fā)火特性之間的關(guān)聯(lián)性，是表征煤自燃能力的本質(zhì)屬性。14.煤自然發(fā)火期

從煤層被揭露、掘進(jìn)、開采、破碎接觸空氣之日起，至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升到自燃點為止的時間。是一個實際生產(chǎn)過程中統(tǒng)計得到數(shù)值，一般指（經(jīng)驗）最短自然發(fā)火期。是表征煤自燃快慢程度的時間屬性。9一、基本概念（要點）15.隱蔽火源探測方法

隱蔽火源探測方法主要有溫度法、磁探法、電阻率法、氣體測量法、同位素測氡法、無線電波法、地質(zhì)雷達(dá)法、遙感法和計算機數(shù)值模擬法等。16.測氡法火源探測原理

當(dāng)?shù)叵旅簩影l(fā)生氧化升溫或自燃時，放射性氡的析出率會隨溫度的升高而增強。通過測定氡的放射性異常，在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)之上圈定出火源的位置、范圍和變化趨勢。10一、基本概念（要點）17.常用的測氡法CD-1α杯法：地面網(wǎng)格布置α杯收集氡輻及子體的射量，再用專用儀器檢測，專用軟件分析氡析出異常區(qū)，確定火區(qū)范圍。18.磁探法原理

煤層上覆巖層中的菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核受到高溫烘烤，其中鐵質(zhì)成分發(fā)生物理化學(xué)變化，形成磁性礦物,并且燒變巖(因煤層燃燒而變質(zhì)的巖石)由高溫冷卻后保留有較強的熱剩磁。根據(jù)磁異常區(qū)確定火區(qū)位置。11一、基本概念（要點）19.電阻率法原理

煤層自然發(fā)火時引起的孔隙率和含水率的變化，導(dǎo)致地層電阻率變化，測定地層電阻率的變化，來確定高溫異常區(qū)的位置與范圍。20.灌漿防滅火的機理①隔氧；②降溫；③堵漏。12一、基本概念（要點）21.輸漿倍線是指泥漿在輸送管路內(nèi)流動時，輸漿管路的總長度與輸漿高差之比。靜壓注漿時：動壓注漿時：式中：N——輸漿倍線；

L——輸漿總長度，m；

Z——輸漿總高差，m；

h——注漿動壓壓頭，m(水柱)。13一、基本概念（要點）22.阻化劑的概念

在化學(xué)上，凡是能減小化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)皆稱為阻化劑。阻化例亦稱阻氧劑，是具有阻止氧化和防止煤炭自燃作用的一些鹽類物質(zhì)。23.阻化劑壽命阻化劑噴灑至煤體表面后，從開始生效至失效所經(jīng)過的時間，單位為月。14一、基本概念（要點）24.火風(fēng)壓礦井發(fā)生火災(zāi)時，通風(fēng)網(wǎng)路中出現(xiàn)的附加熱風(fēng)壓稱為火風(fēng)壓。也稱火風(fēng)壓為礦井火災(zāi)時期自然風(fēng)壓的增量。火風(fēng)壓實質(zhì)就是自然風(fēng)壓，只不過這種自然風(fēng)壓不是由井巷空氣自然溫差引起的，而是由火災(zāi)作用引起的。25.節(jié)流效應(yīng)由于火災(zāi)溫度的影響，使空氣溫度上升，體積膨脹，導(dǎo)致單位時間內(nèi)的風(fēng)流質(zhì)量流量降低，表現(xiàn)出對風(fēng)流的阻礙作用。15一、基本概念（要點）26.風(fēng)流逆轉(zhuǎn)

由于火風(fēng)壓和節(jié)流作用的影響，導(dǎo)致部分巷道風(fēng)流方向發(fā)生變化，稱為風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。

是同一種流體單向流動。27.煙流逆退

當(dāng)火勢迅猛時，煙氣生成量大，在浮力效應(yīng)和節(jié)流效應(yīng)的作用下，一方面煙流沿原風(fēng)流方向蔓延，另一方面則沿進(jìn)風(fēng)方向的巷道上方蔓延，巷道下部仍為進(jìn)風(fēng)流。16一、基本概念（要點）28.煤礦防治水的基本方針預(yù)防為主，防治結(jié)合。29.煤礦防治水的基本原則預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采。17一、基本概念（要點）30.礦井突水井巷、工作面與水源接近或溝通而突然導(dǎo)致的出水事故。31.防水煤柱凡是煤層與含水層或含水帶的接觸地段，預(yù)留一定寬度的煤層不采，使工作面與地下水源或通道保持一定距離，以防止地下水流入工作面，留下不采的煤柱，稱為防水煤柱。。18二、簡答及論述（要點）1.限制紅外線探測隱蔽火源應(yīng)用的主要因素探測的是表面溫度，無法得知深部溫度；煤、巖為熱的不良導(dǎo)體，溫度梯度大；無法透過空氣隔層、地質(zhì)構(gòu)造的接觸面等。2.示蹤氣體應(yīng)具備的條件安全性，無色、無臭、無毒；混溶性，氣態(tài)、分子量小、易與空氣混合；穩(wěn)定性：水溶度低、不易氧化、不易分解；本底低：天然本底值低(大氣中含量極低)檢知度低：最小檢知度低，釋放和采樣方便來源方便：容易制取，來源方便、成本低。19二、簡答及論述（要點）3.采空區(qū)漏風(fēng)主要形式回采工作面小并聯(lián)擴散漏風(fēng)；上下鄰近采空區(qū)間的漏風(fēng)；采空區(qū)后部漏風(fēng)4.示蹤氣體釋放、接收方法釋放：定性一次釋放、定量連續(xù)勻速釋放、定量重復(fù)均勻釋放。接收：不銹鋼罐、聚乙烯瓶、橡膠球膽/鋁箔袋、采樣泵、直接分析。20二、簡答及論述（要點）5.開拓開采技術(shù)防火總體要求巷道要盡量少切割煤層，減少煤層暴露面;提高回采率，減少丟煤量，從根本上消除自燃物質(zhì)；限制或阻止空氣流入和滲入疏松煤體，消除自燃供氧條件；合理的通風(fēng)系統(tǒng)，使不可避免的漏風(fēng)減小到不支持自燃的風(fēng)量之下；并使其作用時間小于最短自然發(fā)火期。21二、簡答及論述（要點）6.無煤柱開采對防滅火工作的意義，主要實現(xiàn)手段無煤柱開采就是開采設(shè)計取消了巷間煤柱，防止煤柱壓裂漏風(fēng)而引起自燃。采用“沿空留巷”，即上區(qū)段回采時，維護(hù)好上區(qū)段運輸巷作為下區(qū)段回風(fēng)巷。取消煤柱采用“沿空掘巷”，即沿采空區(qū)新掘一條巷道作為下區(qū)段回風(fēng)巷。22二、簡答及論述（要點）7.開區(qū)均壓防滅火方法有哪些？風(fēng)門開區(qū)均壓時風(fēng)門應(yīng)設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)還是回風(fēng)側(cè)？調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)節(jié)、風(fēng)機調(diào)節(jié)、風(fēng)機-風(fēng)窗聯(lián)合調(diào)節(jié)回風(fēng)側(cè)8.閉區(qū)均壓防滅火方法有哪些？風(fēng)門風(fēng)窗調(diào)節(jié)法；風(fēng)筒風(fēng)機調(diào)節(jié)法；調(diào)壓氣室調(diào)節(jié)法；調(diào)整通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)均壓法（√開放并聯(lián)風(fēng)路、√改變通風(fēng)方式、√角聯(lián)風(fēng)阻調(diào)整、√漏風(fēng)通道角聯(lián)化、√礦井主扇調(diào)風(fēng)）。23二、簡答及論述（要點）9.簡述制氮方法、原理及注氮方法。深冷空分、變壓吸附、膜分離埋管注氮、拖管注氮、鉆孔注氮、插管注氮、墻內(nèi)注氮、旁路式注氮10.燃油惰氣滅火優(yōu)缺點？優(yōu)點：發(fā)生量大。缺點：高溫、CO、O224二、簡答及論述（要點）11.簡述下行風(fēng)流火災(zāi)和上行風(fēng)流火災(zāi)的防治要點及其注意事項。1）上行風(fēng)流發(fā)生火災(zāi)時，①火風(fēng)壓方向與風(fēng)流方向相同，不易造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，②但應(yīng)注意減小進(jìn)風(fēng)流風(fēng)量，控制火勢，防止煙流滾退。③滅火時應(yīng)處于火源上風(fēng)側(cè)的水平巷道中，防止火災(zāi)燃燒物滾落傷人。2）下行風(fēng)流發(fā)生火災(zāi)時，①火風(fēng)壓方向與風(fēng)流方向相反，容易造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，②應(yīng)適當(dāng)加大進(jìn)風(fēng)風(fēng)壓，防止風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，③滅火時應(yīng)處于上風(fēng)側(cè)一定距離，防止煙流逆退導(dǎo)致人員中毒。25二、簡答及論述（要點）12.膠體防滅火機理及特點。機理：1)吸熱降溫作用；2)堵漏風(fēng)作用;3)保水作用;4)阻化作用。特點：1)安全性;2)流動滲透性；3)穩(wěn)定性；4)可堆積性；5)阻化性；6)經(jīng)濟性。壓注工藝：1)單箱單泵式；2)雙箱單泵；3)雙箱雙泵；4)半自動式。26二、簡答及論述（要點）13.火災(zāi)事故預(yù)防和控制的“3E”對策。

Engineering(技術(shù)對策：災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)害控制、災(zāi)后救援)。

Education(教育對策：安全知識、安全技術(shù)、安全態(tài)度)。

Enforcement(強制對策：法律、法規(guī)、規(guī)程、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn))。27二、簡答及論述（要點）14.辨析煤自然傾向性和煤自然發(fā)火期。

概念煤自燃傾向性是反映煤自然發(fā)火難易程度的本質(zhì)屬性，由煤自身的物理化學(xué)性質(zhì)決定的。自然發(fā)火期是表征煤自燃快慢程度的時間屬性，它是指煤自揭露接觸氧氣到發(fā)生自燃的時間，他的大小用以月作單位時間來表示。2)屬性：本質(zhì)屬性V時間屬性3)測試方法：實驗室測試確定V統(tǒng)計、類比、模擬實驗4)應(yīng)用：我國現(xiàn)行：色譜吸氧鑒定法，授權(quán)鑒定。28二、簡答及論述（要點）15.電氣火災(zāi)的主要原因有哪些。1)短路；2)過負(fù)荷；3)接地故障；4)接觸不良；5)漏電；6)靜電；7)照明設(shè)備。16.膠帶輸送機的發(fā)火原因。1)摩擦原因:皮帶-主動滾筒；皮帶-被動滾筒；皮帶-托輥。2)非摩擦原因：聯(lián)軸器高溫油；煤炭等著火。29二、簡答及論述（要點）17.膠帶輸送機的發(fā)火監(jiān)測方式及優(yōu)缺點。監(jiān)測方式：1)單點式；2)多點式；3)纜式。傳感器類型：煙霧、熔斷器、溫度傳感器、熱敏材料、紅外、光纖、雷達(dá)、放射性等。優(yōu)缺點：感溫方式、報警方式、動作方式、滅火。18.風(fēng)流逆轉(zhuǎn)發(fā)生條件及危害。1)下行風(fēng)傾斜、豎直巷道；2)火風(fēng)壓大于通風(fēng)壓力。風(fēng)量減?。伙L(fēng)流逆轉(zhuǎn)：瓦斯積聚、逆轉(zhuǎn)入進(jìn)風(fēng)、循環(huán)入火區(qū)、隔斷撤退路線。30二、簡答及論述（要點）19.為何在采取防滅火措施時不能輕易停止主扇。1)火勢變化和發(fā)展非常復(fù)雜，隨時都有可能變化；2)主扇停止后失去了認(rèn)為調(diào)整風(fēng)流的能力；3)主扇停止后，重新啟動需要的時間長；4)可采用主扇風(fēng)流短路、變頻降風(fēng)的方法解決。20.礦井反風(fēng)方式及使用條件。1)全礦井反風(fēng)；2)區(qū)域反風(fēng)；3)局部反風(fēng)。1)進(jìn)風(fēng)井筒、進(jìn)風(fēng)井地車場、進(jìn)風(fēng)側(cè)硐室；2)水平進(jìn)風(fēng)大巷、采區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷;3)區(qū)段進(jìn)風(fēng)巷、工作面進(jìn)風(fēng)巷。31二、簡答及論述（要點）21.用水、黃泥漿等液體材料滅火時，應(yīng)遵守哪些原則。從外圍開始，逐漸推向中心；從高位滅火，及俗稱“劈頭澆”；采取措施防治突水、潰漿等事故發(fā)生。32二、簡答及論述（要點）22.試說明當(dāng)前防治煤自然發(fā)火的主要方法及其原理，各自的優(yōu)缺點是什么？1）開拓開采技術(shù)防火措施：

開拓方式、開采方法、開采順序2）注漿防滅火技術(shù)3）阻化劑防滅火技術(shù)4）均壓防滅火技術(shù)5）惰性氣體防滅火技術(shù)6）泡沫防滅火技術(shù)7）膠體防滅火技術(shù)33二、簡答及論述（要點）23.分別論述發(fā)生進(jìn)風(fēng)流火災(zāi)和回風(fēng)流火災(zāi)時，應(yīng)該采取哪些防火措施？1）進(jìn)風(fēng)流火災(zāi)①控制進(jìn)風(fēng)量；②關(guān)閉通向生產(chǎn)區(qū)的風(fēng)門；③為煙流選擇一條最近的排出礦井的風(fēng)路；④反風(fēng)；⑤行之有效的滅火措施2）回風(fēng)流火災(zāi)①保持風(fēng)流方向不變，增大進(jìn)風(fēng)量，防止風(fēng)流逆轉(zhuǎn)；②清理回風(fēng)風(fēng)路，使之暢通；③監(jiān)測風(fēng)流瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯超限；④行之有效的滅火措?4二、簡答及論述（要點）24.火區(qū)封閉順序及優(yōu)缺點？兩端同時封閉的基本步驟。1)順序①先進(jìn)后回；②先回后進(jìn)；③同時封閉2)優(yōu)缺點①人較安全，壓能降低，瓦斯涌出量增加，易集聚；②人中毒、撤退難，壓能升高，改善瓦斯積聚；③人安全，易撤退，防止瓦斯超限，爆炸危險性小。3)步驟進(jìn)風(fēng)側(cè)建閉，流通風(fēng)口；回風(fēng)側(cè)建閉，留口；約定封閉。35二、簡答及論述（要點）25.灌漿防滅火方法采前預(yù)灌：針對上部、鄰近采空區(qū)（老空區(qū)）隨采隨灌：鉆孔注漿、小巷鉆孔注漿、埋管注漿采后灌漿：重點區(qū)域：兩道兩線26.灌漿防滅火的優(yōu)缺點①優(yōu)點：制漿工藝簡單、成本低、有效期長、兼防/滅功能。②缺點：不能到達(dá)高位、拉溝現(xiàn)象。36二、簡答及論述（要點）27.阻化劑防滅火機理①負(fù)催化作用②包裹、隔氧作用③蓄水降溫作用3728.阻化防滅火工藝壓注阻化劑溶液汽霧阻化噴灑阻化劑溶液29.汽霧阻化原理

汽霧阻化防火其實質(zhì)就是將阻化劑水溶液通過霧化器霧化成為阻化劑汽霧。汽霧的微小霧?？梢砸缆╋L(fēng)風(fēng)流為載體飄移到采空區(qū)漏風(fēng)所到之處，從而達(dá)到防火目的。二、簡答及論述（要點）3830.阻化防滅火優(yōu)缺點優(yōu)點：工藝簡單、防滅火效果好、有效利用工業(yè)廢料、成本低。缺點：腐蝕性強、影響煤質(zhì)、污染地下水31.均壓防滅火原理

利用風(fēng)窗、風(fēng)機、連通管和調(diào)壓氣室等設(shè)施，均衡進(jìn)、回風(fēng)側(cè)兩端通風(fēng)壓力，減少漏風(fēng)供氧。二、簡答及論述（要點）3932.惰性氣體防滅火原理惰氣防滅火實質(zhì)就是降低煤炭氧化環(huán)境的氧濃度，阻隔氧氣補給，使煤的氧化因缺氧而延緩、停止。氮氣、燃油惰氣、液氮、CO2防滅火二、簡答及論述（要點）4033.簡述我國煤礦水災(zāi)防治的7個基本措施。探：地下水的鉆探，堅持“有疑必探、先探后掘”的原則。鉆探靜壓水：老空、老窯、老巷、鄰礦積水；鉆探承壓水：含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、含水裂隙密集帶、溶洞和陷落柱。放：地下水的探放，采取必要的放水、排水措施，降低水壓，消除突水隱患。排：預(yù)先排水和疏干，對煤層頂板、含水層進(jìn)行疏干，使水壓降低至采煤安全水壓；并利用排水系統(tǒng)將涌出的水排到地面。二、簡答及論述（要點）4133.簡述我國煤礦水災(zāi)防治的7個基本措施。隔：留防水隔離煤柱，包括：斷層、井田邊界、水平、采區(qū)、水淹區(qū)（老窯積水區(qū)）、地表水體（水庫、河流、海洋）、沖積層等處的隔離煤柱。堵：注漿封堵，采用注漿堵水的方法，主要有：壁后注漿、止?jié){墊注漿堵水、注漿帷幕截流堵水等。截：防水閘門截流，設(shè)置防水閘、防水墻等。測：水害預(yù)測，采用突水系數(shù)和脆性系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行預(yù)報。二、簡答及論述（要點）421.填空準(zhǔn)確、規(guī)范。不作解釋說明、不拓展發(fā)揮。例：煤礦水害防治的基本原則是(

)、(

)、(

)、(

)。三、答題技巧及要求預(yù)測預(yù)報有疑必探先探后掘先治后采432.名詞解釋（1）基本概念（要點）（2）擴展部分。如必要的解釋、說明。舉例1：標(biāo)志氣體：通常把這些能夠表征煤自然發(fā)火進(jìn)程的氣體或其之間的比值稱為自然發(fā)火標(biāo)志氣體。我國常用的標(biāo)志氣體有CO、C2H4和C2H2，以及烯烷比和鏈烷比等。三、答題技巧及要求442.名詞解釋舉例2：輸漿倍線：常指泥漿在輸送管路內(nèi)流動時，輸漿管路的總長度與輸漿高差之比。

動壓注漿時則是指輸漿管路總長度與注漿動壓壓頭與輸漿總高度之和的比值。(*可用文字?jǐn)⑹?，也可用公?靜壓注漿時：動壓注漿時：式中：N——輸漿倍線；L——輸漿總長度，m；

Z——輸漿總高差，m；h——注漿動壓壓頭，m(水柱)。三、答題技巧及要求453.簡答題（1）涵蓋全部題中要求條目。（2）條目作必要的解釋。如說明、規(guī)律、定義等。舉例：簡述理想的示蹤劑應(yīng)是備哪些條件？煤礦常用的示蹤氣體是哪種氣體？（1）理想的示蹤氣體應(yīng)具備：①安全性：